Pagando la novatada

La imagen de cabecera, recoge el nuevo circuito al que he denominado PWM04, que es una evolución del PWM03, y como el anterior es un controlador para el manejo, con corriente pulsada (PWM)  de locomotoras analógicas. La diferencia, como ya comenté en el artículo anterior es la sustitución del transistor de potencia por un circuito integrado para controlador de motores de referencia L293D. Como también comenté el circuito impreso lo encargué a una empresa de fabricación de PCB's.

Hoy he montado el circuito, y el resultado es que recoge la imagen de la cabecera. La verdad es que sorprende la sencillez del circuito, que solo lleva dos integrados tres diodos, tres condensadores y dos resistencias.

Aparentemente en ese circuito faltan tres componentes, ya que se ven, dos recuadros y un circulo, en los que no hay ningún componente a pesar de que están marcadas en la placa las correspondientes referencias, RV1 y SW1 y la tercera con un signo más.

La verdad es que estos elementos están por detrás de la placa, como podemos ver en la imagen siguiente:

El motivo de esto es el siguiente: Quería probar en este ensayo la posibilidad de incluir en la propia placa del circuito impreso, el potenciómetro de mando y el conmutador de inversión de sentido y desconexión. La idea es que este circuito se monte en un panel, haciendo solamente dos taladros, los correspondientes a la rosca del potenciómetro y a la rosca del conmutador. De esta forma el montaje resulta muy simple y se evita el cableado al aire de estos elementos, tal como venía haciendo en los controladores anteriores.

La idea ha resultado, pero me he encontrado con un problema inesperado en los circuitos impresos que me han fabricado, y es que algunos taladros han quedado demasiado finos y no caben los terminales de los componentes por ellos. Hasta ahora, en los circuitos fabricados por mi, si algún terminal no cabía por un taladro, simplemente agrandaba el agujero metiendo una broca de mayor diámetro, así que,  acostumbrado a eso, no presté la debida atención a este detalle.  Sin embargo estos son circuitos de doble cara y los taladros, que son metalizados, aseguran la conexión entre las dos caras del circuito, así que al meter una broca para agrandarlos se estropea el metalizado y se pierde la conexión entre ambas caras. Resultado: no funciona. He pagado la novatada. Ya se que la próxima vez que encargue un circuito, tendré que tener mucho cuidado con este detalle.

Afortunadamente, había hecho también el mismo dispositivo, pero a mi estilo, esto es, con un circuito de una sola cara, y con algunos puentes en la cara superior. Aunque aquí también había algunos taladros demasiado pequeños, no tuve ninguna dificultad en agrandarlos sin que eso estropee nada, así que pude montar el mismo circuito, tal como vemos a  continuación:

 

Y resulta que, efectivamente este circuito si que funciona correctamente. Bueno funciona después de haber  corregido algún problema de soldadura, porque me he dado cuenta que tanto en circuitos de una cara como de dos, el soldar componentes por la cara del cobre es un tema delicado.  Tan delicado, que así como he enviado placas del circuito PWM03 a personas que me lo han pedido, no lo haría nunca con una placa como ésta, porque seguro que iban a presentarse muchos problemas. Lo dejamos pues como un experimento con resultado solamente mediano.

 

En la imagen pequeña vemos la cara del cobre de este segundo circuito, con los mismos componentes que en el caso anterior, el potenciómetro y el conmutador. Se puede observar en particular que el conmutador resulta muy difícil de soldar porque las soldaduras quedan por debajo del cuerpo del conmutador.

Tanto en el caso anterior como en este, el led azul que se ilumina cuando el circuito está activo, está también en la cara trasera, con objeto de que se pueda enfrentar a un tercer taladro en el panel, y sea por lo tanto visible desde el exterior.

 

Bien, como decía, este segundo circuito ha funcionado, así que me he dedicado a experimentar un poco con él. He podido comprobar que el circuito integrado L293D se calienta un poco, pero no es alarmante. Curiosamente he visto que parece calentarse más cuando la locomotora está parada que cuando se mueve.

 

Pero lo que me interesaba más de esta prueba, es que este circuito tiene un jumper (en la parte superior izquierda) que permite modificar la frecuencia de la señal PWM generada Con el jumper en una posición, la frecuencia es de 40 Herzios mientras que con la otra posición la frecuencia es de 20 KiloHercios . Nótese que son dos frecuencias muy distintas, la primera por debajo de la gama audible, y la segunda por encima, ya que en ambos casos se trata de evitar que una posible resonancia del motor de la locomotora se perciba como un sonido audible.  

 

Por primera vez he podido comparar experimentalmente cual es la influencia de la frecuencia de la señal PWM, con el resto de condiciones iguales y con posibilidad de cambiar de una a otra situación en unos segundos.

 

Y... ¿cual ha sido el resultado?  Pues debo decir que es claramente favorable a la frecuencia de 40 Hz, ya que con ella se consigue una marcha lenta más lenta y más estable que con la frecuencia alta, y sin embargo no hay ninguna diferencia apreciable a velocidades altas. Así que la primera conclusión es que no hay ninguna justificación a mantener la posibilidad de escoger entre dos frecuencias distintas. Basta con usar la frecuencia de 40 HZ para todos los casos.  La verdad es que cuando hace ya mucho tiempo seleccioné al azar un circuito PWM que generaba una frecuencia de 40 Hz para mis primeros experimentos, tuve una gran suerte, porque de otro modo estaría ahora con frecuencias altas y me estaría perdiendo las marchas superlentas que permite la frecuencia de 40 HZ.

 

En consecuencia, el PWM03 sigue siendo un controlador excelente y lo voy a mantener como standard de la casa. Y por supuesto con su transistor de salida, ya que no hay calentamiento ninguno incluso con dobles tracciones, con locomotoras de escala N, etc.

 

Y ahora tengo un problema:

 

Ya comenté, en el artículo "Esto está encarrilado" que no acababan de gustarme las velocidades lentas. Ésta era mi queja:

• Lo que menos me ha gustado es el comportamiento a velocidades bajas. No se obtiene el movimiento superlento que consigo con mis controladores PWM manuales, Estoy casi seguro que esto se debe a que la frecuencia de las señales PWM de este sistema es de unos 20 KHz frente a los 40 Hz que utilizo en mis fuentes manuales. No puedo cambiar esa frecuencia porque viene impuesta por las placas Velleman que utilizo. Si algún día las sustituyo por un Arduino o algo parecido podré cambiar esta frecuencia.

Efectivamente, las velocidades lentas que obtengo en mi maqueta, son poco estables, y eso me disgusta por un doble motivo: Evidentemente porque no puedo hacer que las locomotoras se muevan muy lentamente, por ejemplo haciendo maniobras, pero además las arrancadas y frenadas progresivas no son todo lo progresivas que debieran ser, por el mismo motivo.

De momento, voy a dejarlo como está, porque como se ha podido ver en los videos publicados, en muchos casos las locomotoras se mueven con una marcha lenta muy buena y hay paradas y arrancadas progresivas, pero está claro que se podría mejorar este tema de una forma notable, si pudiera conseguir unas frecuencias de PWM más bajas. Tengo que pensar alguna alternativa.